第19卷 第5期 中 国 水 运 Vol.19 No.5 2019年 5月 China Water Transport May 2019 某大跨连续梁桥合拢顺序对比分析 汤 浩，刘玉送 （1．广东省公路工程质量监测中心，广东 广州 510500；2．华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640） 摘 要：采用节段法施工的桥梁，施工顺序的不同对成桥状态有较大影响。基于此，本文以某高速公路上主跨为120m的四跨连续梁桥为对象，采用有限元法建立了其空间杆系模型，分别对先边跨后中跨和先中跨后边跨的合拢顺序进行模拟计算，从成桥状态下主梁应力及挠度的角度对两种方案进行对比分析。结果表明合拢顺序的不同对主梁应力影响小而对线形影响大，采用先边跨后中跨的合拢顺序更为合适。 关键词：连续梁桥；合拢顺序；主梁应力；挠度；对比分析 中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）05-0189-02 引言 作为大跨径预应力混凝土连续梁桥常用的施工方法，悬臂浇筑法采用悬臂施工、分节段浇筑和特定顺序合拢，经多次体系转换后最终成桥。由于混凝土节段较多、施工工序繁杂、悬浇施工周期长，大跨径连续梁桥的施工过程受到多种因素的影响难以避免，这其中合拢顺序、环境温度和混凝土收缩徐变是大跨径连续梁桥成桥状态的主要影响因素[1]。周鑫等[2]以主跨为90m的七跨预应力砼连续梁桥为分析对象，在合拢方案确定的前提下通过考虑合拢段底板的张拉顺序从应力的角度对合拢方案进行了优化。留晗等[3]以主跨为64m的五跨预应力砼连续梁桥为对象，分析了不同合拢方式对成桥后整体挠度和弯矩的影响。孟阳君等[4]以主跨为67m的六跨预应力砼连续梁桥为分析对象，从成桥应力及变形的角度对多跨一次合拢、边跨向中跨对称逐孔合拢及中跨向边跨对称逐孔合拢三种合拢方案进行了分析。综合上述文献的工作，目前主要开展的是合拢方式及顺序对中小跨径多跨连续梁成桥状态的影响分析，而对大跨径连续梁桥研究较少，事实上由于大跨径连续梁桥跨度较大、悬臂长、体系更柔，合拢顺序对成桥主梁线形及应力的影响可能更大，需要予以研究分析。基于此，本文以某高速公路上主跨为120m的四跨连续梁桥为分析对象，从成桥后主梁应力及线形的角度对先边跨后中跨及先中跨后边跨的合拢顺序进行对比分析，以期为桥梁的施工提供理论指导亦可为同类型项目提供参考。 一、项目概况 某新建高速公路68m+2×120m+68m预应力砼变截面连续梁桥，梁体采用单箱双室直腹板截面，其中单幅箱梁底宽12.85m，两侧悬臂翼缘板宽3.5m。箱梁0#段长10m，单T构纵向划分为16个对称梁段（未包括合拢段），梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为4×3m、4×3.5m、7×4m，最大单悬臂长为59m。在所有梁段中，0#块采用辅助墩临时支撑形式浇筑施工，1#~16#块采用挂篮悬浇施工，全桥共设有4个合拢段长度均为2m，边跨现浇段长为7m。主梁采收稿日期：2018-12-24 作者简介：汤 浩（1975-），男，江西赣州人，广东省公路工程质量监测中心工程师。 图1 全桥有限元模型立体图 三、合拢顺序分析 1．合拢工况 在多跨连续梁合拢过程中，涉及到多次体系转换，先由静定结构转变成超静定结构，后随着合拢跨数的增多，上部结构超静定次数逐渐增大。从预应力的角度，合拢段往往配置的预应力束较多，预应力的张拉使合拢前、后的主梁应力及线形差别较大。就目标桥梁而言，该桥共有四个合拢段分别设置在两侧边跨和两主跨跨中位置，为保证对称施工避免因不平衡施工导致的附加荷载对结构的不利影响，本桥的合拢顺序可分为两种，其一为先边跨对称合拢再中跨对称合拢（简称为先边后中），其二为先中跨对称合拢后边跨对称合拢（简称为先中后边）。本文在数值计算时在其他条件如砼自重、砼收缩徐变、预应力荷载、挂篮重和二期铺装等荷载不变的前提下，就不同合拢顺序所导致的主梁应力及线形开展对比分析。 2．位移分析 由于桥梁为对称结构，施工过程也均为对称施工，因此可取半结构结果进行分析。下图2和图3分别为二期铺装完 用三向预应力体系，砼等级为C55，箱梁梁高采用1.8次抛物线变化由根部的6.75m渐变至跨中处的2.8m。该桥设计为双向六车道，按公路I级设计。 二、桥梁有限元模型 Midas Civil是目前桥梁计算分析领域常用的有限元分析软件，本文应用该分析平台，以有限元分析理论为基础按照设计施工图的要求对桥梁节段进行合理划分及模拟，建立了目标桥梁的空间杆系有限元模型。在该模型中，共有节点125个，梁单元124个，并依据施工过程的变化对主梁进行合理约束，该桥成桥后的全桥有限元模型见下图1所示。 12 190 中 国 水 运 第19卷 成后和十年收缩徐变完成后半结构主梁在两种合拢顺序下的竖向位移图（图中正值表示位移向上，负值表示位移向下），分析前述成果图可知：（1）在二期铺装完成和十年收缩徐变完成工况下，采用先边后中和先中后边的合拢顺序主梁线形差别较大，后者较前者在主跨跨中具有更大的上拱值，而在边跨具有更大的下挠值，表明在先边后中的合拢顺序下主梁变形较为平缓；（2）十年收缩徐变完成后工况与二期铺装完成后工况的主梁线形基本一致，表明无论采用哪种合拢顺序，收缩徐变对合拢后目标桥梁的线形影响较小；（3）为保证成桥线形尽可能满足设计要求，针对悬浇施工的大跨连续梁桥需设置预拱度，采用先边后中的合拢顺序更有利于预拱度的平缓设置。 图2 二期铺装完成后半主梁竖向位移图 图3 十年收缩徐变完成后半主梁竖向位移图 三、应力分析 图4和图5分别为二期铺装完成及十年收缩徐变完成后半结构主梁顶、底板应力分布图，分析可知：（1）在两种施工阶段完成后的工况下，采用先边后中或先中后边的合拢顺序主梁顶、底板应力随距离方向的分布曲线基本重合，表明合拢顺序的变化对主梁的应力的影响较小；（2）十年收缩徐变完成后的主梁顶、底板的压应力峰值较二期铺装完成后的略有减小，这主要是由于收缩徐变造成的出现了应力松弛的现象；（3）成桥状态下，主梁顶、底板应力分布均匀，主跨跨中梁底具有较高的压应力储备，有利于桥梁的长期运营。 图4 二期铺装完成半结构主梁应力图 图5 十年收缩徐变完成半结构主梁应力图 四、结论 本文以成桥状态下主梁的应力及位移的角度，对一座主跨为120m的四跨预应力混凝土连续梁桥合拢顺序开展对比分析工作，可得到如下结论： （1）合拢顺序的不同对主梁的成桥线形影响较大，而对成桥后的主梁应力影响较小，在先边后中的合拢顺序下主梁的成桥位移较先中后边的更为平缓，有利于施工过程中预拱度的平缓设置； （2）在不同的合拢顺序下成桥后主梁顶、底板应力基本一致，综合成桥线形及应力的角度建议对该桥的合拢采用先边后中的合拢顺序。 参考文献 [1] 吕忠达，周绪红，候健等.大跨径连续梁桥的合理成桥状态研究[C].中国杭州：中国公路学会桥梁和结构工程分会2005年全国桥梁学术会议，2005. [2] 周鑫，张雪松，向中富.悬臂施工连续梁桥合拢方案的讨论[J].公路交通技术，2006，（4）：96-98. [3] 留晗，张宇.合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响[J].兰州交通大学学报，2012，31（4）：31-35. [4] 孟阳君，陈强.偶数跨连续梁桥施工合拢优化分析[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2017，26（3）：15-20.